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E-ECHPS系统的电磁离合器设计及性能研究
| 论文题名： | E-ECHPS系统的电磁离合器设计及性能研究 |
| 关键词： | 重型车辆;电控液压转向系统;电磁离合器;有限元分析;助力特性 |
| 摘要： | 目前重型车辆普遍采用液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering，简称HPS)，HPS中的转向泵由发动机直接驱动，在汽车行驶过程中，不管汽车是否需要转向，转向泵一直高速运转，消耗了很多不必要的能量。此外，HPS的助力特性一旦设定就不能随车速的变化而变化，难以兼顾低速时的转向轻便性与高速时的路感及操纵稳定性要求。本文提出了采用电磁离合器(Electromagneticclutch)控制转向泵转矩和转速、并使其按车辆实际工况需要而变化的节能型电控液压转向系统（Electromagnetic clutch-Electrical Controlled Hydraulic PowerSteering，简称为E-ECHPS），研究了E-ECHPS系统的组成原理和转向泵转速-流量特性，并对E-ECHPS系统中的关键部件电磁离合器进行了设计与性能研究，为重型车辆E-ECHPS研发提供理论基础，本文研究内容主要如下: 在分析国内外电控液压助力转向技术发展现状的基础上，结合电磁离合器所具有的优点，提出了采用电磁离合器控制转向泵的转矩和转速的E-ECHPS系统设计方案。参照ECHPS系统助力特性曲线的设计方法，针对E-ECHPS设计了一种抛物线型助力特性曲线，根据不同车速下的转向阻力矩和驾驶员的理想手力，设计了全车速工况下的E-ECHPS理想的助力特性曲线。借鉴混联式混合动力汽车中的驱动电机设计思想，设计了由主、副电机及转差功率回收装置组成的电磁离合器，分析了电磁离合器的结构和工作原理，根据电磁离合器的功率输入输出关系，分析了E-ECHPS的节能性，并提出了E-ECHPS系统的控制策略。 根据E-ECHPS对于节能性和可变助力特性的要求，确定了电磁离合器中主、副电机的结构参数和电气参数，并设计了主电机的外电路和副电机的驱动电路。推导出了电磁离合器中主电机的稳态相量图和副电机的动力学数学方程，得出了电磁离合器的转矩方程，通过理论分析揭示了电磁离合器的性能特点。 运用电磁场有限元仿真软件Ansoft对电磁离合器进行建模和电磁力学特性计算。重点分析了主电机的空载和负载磁路特性、气隙谐波含量，计算了主要电磁参数、磁路损耗、电磁离合器的动力学特性，通过反复修改和分析，获得了一个较为合理的电磁离合器主电机设计方案和仿真模型。对主电机进行了台架试验，测试了其空载特性和动力学特性，验证了仿真模型和仿真结果的有效性。 最后，对E-ECHPS系统的助力性能和能耗进行仿真，验证了E-ECHPS可实现随车速可变的助力特性和明显优于HPS的节能性。 |
| 作者： | 徐哲 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 江浩斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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